隨著我國(guó)新能源汽車保有量的迅速增長(zhǎng)，安全性問(wèn)題也日益突出。動(dòng)力電池在過(guò)充電、碰撞情況下，容易引發(fā)冒煙、起火甚至爆炸等危險(xiǎn)，而這些都是熱失控這匹野馬惹的禍。而要馴服這匹野馬，就得為它套上熱管理的韁繩。而動(dòng)力電池的能量密度、使用壽命等性能也會(huì)受溫度變化影響，所以熱管理的作用就更加重要。
當(dāng)前普遍使用的風(fēng)冷技術(shù)
當(dāng)前市面上所售的新能源電動(dòng)汽車，所采用的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)主要分為風(fēng)冷和液冷兩大類。而從現(xiàn)有電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池冷卻方式來(lái)看，風(fēng)冷的比重仍然較大，是目前新能源汽車動(dòng)力電池中應(yīng)用廣泛的散熱技術(shù)。
與其他技術(shù)相比，風(fēng)冷技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、安全，維護(hù)也方便。強(qiáng)制氣流可以通過(guò)風(fēng)扇產(chǎn)生，也可以利用汽車行進(jìn)過(guò)程中的迎面風(fēng)或者壓縮空氣等產(chǎn)生。日本豐田公司的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車Prius和本田公司的Insight都采用了風(fēng)冷技術(shù)，而通用、日產(chǎn)等汽車公司研制的熱管理系統(tǒng)主要也是采用強(qiáng)制風(fēng)冷形式。
風(fēng)冷技術(shù)雖然能夠在低成本的情況下，達(dá)到良好的散熱性能，但是風(fēng)冷技術(shù)的劣勢(shì)也非常明顯。與液冷技術(shù)相比，風(fēng)冷技術(shù)與電池表面之間的熱交換系數(shù)低，冷卻、加熱速度慢，電池箱內(nèi)部溫度均勻性不容易控制，電池箱的密封設(shè)計(jì)較難，防塵、防水效果較差。近期發(fā)生的多起電動(dòng)汽車起火事件，也讓許多人開(kāi)始詬病風(fēng)冷技術(shù)的熱管理性能。
液冷技術(shù)越來(lái)越受青睞
隨著應(yīng)用環(huán)境對(duì)電池的要求越來(lái)越高，液冷技術(shù)正逐漸取代風(fēng)冷技術(shù)成為各大車企的優(yōu)先選擇。從目前各整車廠發(fā)布的新車型來(lái)分析，大中型純電動(dòng)汽車?yán)^續(xù)擴(kuò)大液冷系統(tǒng)的滲透率，而小型純電動(dòng)汽車乃至插電混動(dòng)汽車，應(yīng)用液冷系統(tǒng)的新車型也越來(lái)越多。
電池中國(guó)網(wǎng)了解到，目前國(guó)內(nèi)外的典型車型如寶馬i3、特斯拉Model S、通用Volt、華晨寶馬之諾、吉利帝豪EV等都采用液冷技術(shù)。除此之外，還有更多的車企包括比亞迪、北汽、廣汽、別克、云度、江淮、小鵬汽車、奇點(diǎn)汽車等都紛紛采用液冷技術(shù)。
特別值得一提的是，前不久剛剛上市的江淮汽車iEV6E運(yùn)動(dòng)版，是國(guó)內(nèi)首款搭載21700三元電池的乘用車，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)首款采用液冷技術(shù)的微型純電動(dòng)汽車，iEV6E運(yùn)動(dòng)版裝配的液冷式電池溫控系統(tǒng)，可以將電池溫度控制在15-35℃之間，在-30℃到55℃的環(huán)境下均可正常使用，有分析人士認(rèn)為其溫控性能可媲美特斯拉。
而據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，本田汽車公司今年推出的2018款Clarity插電式混合動(dòng)力車，其電池組配備了液冷散熱系統(tǒng)，這是該公司首次采用液冷散熱系統(tǒng)，因?yàn)楸咎铿F(xiàn)有的混合動(dòng)力車（HEVs）以及插電式混合動(dòng)力車的電池組采用都是風(fēng)冷散熱系統(tǒng)。
此外，本田還將電池的能量密度和能量輸出密度分別增加了110%和40%。因此，電池組的熱量也隨之增高。如果使用風(fēng)冷散熱系統(tǒng)解決熱量問(wèn)題，則必須在電池之間設(shè)置空氣通道，從而會(huì)增加電池組的體積，還會(huì)很難確保有足夠的內(nèi)部空間。因此，本田電池組開(kāi)始采用液冷散熱系統(tǒng)，散熱效果比風(fēng)冷散熱系統(tǒng)高約250%，可有效冷卻電池組。
新能源汽車的更高要求
液冷技術(shù)的原理，是通過(guò)電池包內(nèi)部的冷卻液來(lái)帶走電池在工作中所產(chǎn)生的熱量，以達(dá)到降低電池溫度的效果。簡(jiǎn)單說(shuō)就是在電池包里放一根水管，需要降溫的時(shí)候就往水管里灌冷水，通過(guò)冷水帶走熱量來(lái)降溫，需要升溫的話就灌熱水。從使用的角度來(lái)看，液冷系統(tǒng)對(duì)于電池包的溫度控制效果要優(yōu)于風(fēng)冷系統(tǒng)，液體介質(zhì)的換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度也更快。
有分析認(rèn)為，早期用液冷技術(shù)的新能源汽車比較少，主要由于當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上以A00和A0級(jí)車型為主，該類車型對(duì)性能的要求不高，同時(shí)基于成本問(wèn)題沒(méi)有使用液冷技術(shù)。
隨著補(bǔ)貼退坡和市場(chǎng)的進(jìn)一步推廣，新能源汽車的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)將會(huì)逐漸趨向于乘用車，A級(jí)以上的車型市場(chǎng)份額將提升，也將對(duì)續(xù)航里程、能量密度、電池容量、充電速率等性能提出更高的訴求。在保證整車性能的同時(shí)，還要保證一定的加速性能，所以液冷技術(shù)也就成為了主流選擇。
有研究數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2022年動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)裝配份額中，液冷技術(shù)占比將達(dá)到55%；按車型來(lái)看，插電式混動(dòng)車型動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)液冷技術(shù)占比將達(dá)85%，純電動(dòng)車型動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)液冷技術(shù)占比將達(dá)44%。
當(dāng)前，新能源汽車動(dòng)力電池高鎳化趨勢(shì)明顯，能量密度不斷攀升，電池的安全性問(wèn)題愈發(fā)重要，熱管理方案逐漸成為新能源汽車的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。整車企業(yè)、電池供應(yīng)商對(duì)于熱管理系統(tǒng)的投入也越來(lái)越大。而隨著液冷等熱管理技術(shù)的不斷創(chuàng)新，讓人們對(duì)新能源汽車有了更多的期待。
